Průmysl 4.0

Zajímavost ze světa 

Označení čtvrté průmyslové revoluce vychází z práce Klause Schwaba. Popsal ji jako splynutí technologií, které stírá hranice mezi fyzickou, digitální a biologickou sférou výroby.[1] 

Co v článku najdete 

• Co je Průmysl 4.0 a odkud pojem pochází 
• Jaké byly předchozí průmyslové revoluce 
• Co jsou kyberfyzické systémy 
• Na jakých pilířích Průmysl 4.0 stojí 
• Co Průmysl 4.0 znamená pre výrobu 
• Jaký je rozdíl mezi Průmyslem 4.0 a automatizací 
• Jak firma pozná, že je připravená na Průmysl 4.0 
• Jak začít s Průmyslem 4.0 v české firmě 

Co je Průmysl 4.0 a odkud pojem pochází 

Průmysl 4.0 je koncept čtvrté průmyslové revoluce. Popisuje výrobu, ve které spolu stroje, výrobky a informační systémy komunikují a vyměňují si data v reálném čase. Klaus Schwab tuto revoluci charakterizoval jako splynutí digitálních, fyzických a biologických technologií [1]. 

Samotný název Průmysl 4.0 pochází z Německa, kde vznikla i první ucelená doporučení, jak koncept ve firmách zavést. Sepsal je tým kolem Henninga Kagermanna pro akademii Acatech [2]. Od té doby se pojem rozšířil po celém světě jako označení pro digitální proměnu výroby. 

Je důležité odlišit koncept od jeho realizace. Průmysl 4.0 je vize a směr. Konkrétní cestou k němu je digitalizace podniku, tedy praktický převod procesů do digitální podoby [1]. 

Jaké byly předchozí průmyslové revoluce 

Aby dával smysl pojem čtvrtá revoluce, je dobré znát ty předchozí. Každá z nich zásadně změnila způsob výroby [1]. 

Revoluce	Hnací síla	Co změnila
První	Pára a mechanizace	Strojová výroba místo ruční práce
Druhá	Elektřina a pásová výroba	Hromadná výroba ve velkém
Třetí	Elektronika a počítače	Automatizace a první řízení počítačem
Čtvrtá	Propojení a data	Kyberfyzické systémy a komunikace strojů

Zdroj: Schwab, K. (2016). The Fourth Industrial Revolution. World Economic Forum.

Čtvrtá revoluce nestaví na jedné technologii, ale na propojení mnoha technologií do jednoho celku. Tím se liší od předchozích vln [1]. 

Každá z předchozích revolucí zvedla produktivitu o řád. Pára nahradila lidskou sílu, elektřina umožnila pásovou výrobu a počítače přinesly automatizaci. Čtvrtá revoluce nepřidává nový druh energie ani stroje, ale propojuje to, co už existuje, do komunikujícího celku [1]. 

Co jsou kyberfyzické systémy 

Jádrem Průmyslu 4.0 jsou kyberfyzické systémy. Jde o propojení fyzických strojů a zařízení s jejich digitálním obrazem, takže stroj o sobě průběžně posílá data a může reagovat na pokyny ze systému [2]. 

Díky tomu spolu zařízení komunikují bez ohledu na to, kde stojí. Stroj hlásí svůj stav, výrobek nese informaci o tom, jak má být zpracován, a systém na to reaguje. Tato schopnost komunikace je tím, co odlišuje Průmysl 4.0 od dřívější automatizace [2]. 

Kyberfyzické systémy jsou základem vize chytré továrny, kde se výroba do velké míry řídí sama. Tu popisuje heslo smart factory. 

Pro představu si vezměme jednoduchý příklad. Obrobek na výrobní lince nese informaci o tom, jaké operace ho mají potkat. Když dorazí k obráběcímu stroji, stroj si tuto informaci přečte a podle ní nastaví program. Stroj zároveň hlásí svůj stav nadřazenému systému. To je kyberfyzický systém v praxi, propojení fyzického dění s jeho digitálním obrazem [2]. 

Na jakých pilířích Průmysl 4.0 stojí 

Koncept se opírá o několik vzájemně propojených technologických oblastí. Žádná z nich nefunguje sama, teprve jejich spojení dává Průmysl 4.0 smysl [2]. 

Pilíř	K čemu slouží
Propojení strojů	Komunikace zařízení a sběr dat z výroby
Data a jejich analýza	Rozhodování na základě skutečných dat
Kyberfyzické systémy	Spojení fyzického stroje s digitálním obrazem
Autonomie	Schopnost výroby reagovat bez zásahu člověka
Integrace systémů	Propojení ERP, MES a strojů do jednoho celku

Zdroj: Kagermann, H. a kol. (2013). Recommendations for implementing Industrie 4.0. Acatech.

Pro výrobní firmu jsou nejhmatatelnější propojení strojů a integrace systémů. Právstě tady se koncept potkává s každodenním provozem [2]. 

Co Průmysl 4.0 znamená pro výrobu 

Pro výrobní firmu znamená Průmysl 4.0 hlavně to, že výroba přestává být černou skříňkou. Stroje hlásí svůj stav, zakázky se sledují v reálném čase a vedení rozhoduje podle skutečných dat, ne podle odhadů [3]. 

Vztah mezi řídicími systémy popisuje norma ISA-95. Rozděluje řízení podniku do úrovní, kde ERP plánuje zakázky a zdroje a MES řídí a sbírá data přímo z výroby [4]. Průmysl 4.0 tyto úrovně propojuje do jednoho toku dat, od objednávky po operaci na stroji. 

Co se měni	Výroba bez Průmyslu 4.0	Výroba v Průmyslu 4.0
Stav výroby	Hlášení na konci směny	Data z dílny v reálném čase
Zdroj rozhodnutí	Odhady a zkušenost	Skutečná data ze strojů
Propojení systémů	ERP a dílna odděleně	ERP a MES propojené
Reakce na poruchu	Se zpožděním	Okamžitá díky hlášení stroje

Zdroj: Kletti, J. (2007). Manufacturing Execution System – MES. Springer.

Jak takové propojení vypadá v praxi, ukazuje průvodce MES systémem. Bez propojení ERP and MES zůstává Průmysl 4.0 jen pojmem na papíře. Teprve když plánování zná skutečný stav dílny a dílna zná souvislost se zakázkou, naplňuje výroba smysl konceptu [3]. 

Jaký je rozdíl mezi Průmyslem 4.0 a automatizací 

Automatizace nahrazuje ruční činnost strojem a existuje dávno před Průmyslem 4.0. Třetí průmyslová revoluce přinesla právě automatizaci a první řízení počítačem [1]. Průmysl 4.0 jde dál. 

Hledisko	Automatizace	Průmysl 4.0
Podstata	Stroj nahrazuje ruční práci	Stroje a systémy spolu komunikují
Data	Lokální, v rámci stroje	Sdílená napříč firmou
Rozhodování	Podle pevného programu	Podle dat v reálném čase
Propojení	Jednotlivé stroje	Celý podnik jako jeden celek

Zdroj: Schwab, K. (2016). The Fourth Industrial Revolution. World Economic Forum.

Zjednodušeně řečeno automatizace zrychlí jeden krok, kdežto Průmysl 4.0 propojí celou výrobu do jednoho toku dat [2]. Automatizace je proto součástí Průmyslu 4.0, ne jeho protikladem. Rozdíl je v tom, že automatizovaný stroj v Průmyslu 4.0 už nepracuje osamoceně, ale jako součást propojeného celku, který o sobě průběžně ví [1]. 

Jak firma pozná, že je připravená na Průmysl 4.0 

• Hlavní procesy jsou digitalizované, ne na papíře a v oddělených tabulkách 
• Firma má páteřní systém ERP se společnou databází 
• Výroba sbírá data z dílny, typicky přes systém MES 
• Data se používají k rozhodování, ne jen k evidenci 
• Lidé umějí se systémy pracovat a věří jejich datům 

Pokud firma většinu bodů nesplňuje, nedává smysl skákat rovnou ke špičkovým technologiím. Nejdřív je třeba digitalizovat základ [2]. Připravenost na Průmysl 4.0 totiž není o jednom systému, ale o tom, zda spolu data ve firmě umějí komunikovat a zda jim lidé věří natolik, aby podle nich rozhodovali. 

Jak začít s Průmyslem 4.0 v české firmě 

• Začněte digitalizací procesů, ne nákupem nejnovější technologie 
• Postavte páteř v podobě ERP se společnou databází 
• Propojte výrobu se systémem MES pro sběr dat z dílny 
• Postupujte po krocích a každý krok změřte 
• Rozšiřujte propojení strojů a systémů podle skutečné potřeby 

Tento postup je realistický pro běžnou výrobní firmu. Koncept Průmyslu 4.0 se naplňuje postupně, ne jedním velkým skokem [2]. 

Důležité je nezačínat odzadu. Firmy někdy podlehnou lákadlu nejnovějších technologií a pořídí je do provozu, který stále nemá pořádek v základních datech. Výsledkem je drahá investice, která nepřinese kýžený užitek. Pevný základ v podobě digitalizace a propojeného ERP s MES je proto rozumnější první krok než jednotlivé efektní řešení [3]. 

Jak nastartovat Průmysl 4.0 s ERP a MES od NVSP 

Cesta k Průmyslu 4.0 vede přes digitalizaci a propojení systémů. Společnost NVSP dodává ERP Helios a výrobní systém MES Manta, které propojí plánování zakázek s děním na dílně. Domluvte si nezávaznou konzultaci a proberte, jak ve vaší výrobě propojit data od objednávky po operaci na stroji. 

Shrnutí 

Průmysl 4.0 je koncept čtvrté průmyslové revoluce, tedy propojení digitálního a fyzického světa ve výrobě. Pojem zavedl Klaus Schwab, praktická doporučení sepsal tým kolem Henninga Kagermanna pro akademii Acatech. Jádrem jsou kyberfyzické systémy, ve kterých stroje a systémy spolu komunikují. Od automatizace se liší tím, že nepropojuje jeden krok, ale celou výrobu do jednoho toku dat. Pro firmu je Průmysl 4.0 spíš směr než hotový produkt. Konkrétní cestou k němu je digitalizace a propojení ERP s MES. 

Časté otázky 

Co je Průmysl 4.0 

Průmysl 4.0 je označení pro čtvrtou průmyslovou revoluci, tedy propojení digitálního a fyzického světa ve výrobě. Pojem zavedl Klaus Schwab [1]. 

Jaký je rozdíl mezi Průmyslem 4.0 a automatizací 

Automatizace nahrazuje ruční práci strojem v jednom kroku. Průmysl 4.0 propojuje stroje a systémy do jednoho toku dat napříč celou firmou [1]. 

Co jsou kyberfyzické systémy 

Jsou to systémy propojující fyzický stroj s jeho digitálním obrazem, takže stroj posílá data a reaguje na pokyny ze systému [2]. 

Použité zdroje a literatura 

Knihy a učebnice 

[1] Schwab, K. (2016). The Fourth Industrial Revolution. World Economic Forum. ISBN 978-1944835002. 

[3] Kletti, J. (2007). Manufacturing Execution System – MES. Springer. ISBN 978-3540497448. 

Standardy 

[4] ČSN EN 62264 (ISA-95). Integrace podnikových a řídicích systémů. 

Instituce a reporty 

[2] Kagermann, H. a kol. (2013). Recommendations for implementing Industrie 4.0. Acatech.